中外五校联合顶刊丨高强度冷喷涂增材制造金属材料的方法、机理和力学性能研究

摘要

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图 2. 冷喷涂沉积物可用强化技术示意图。根据这些强化技术在冷喷涂过程中应用的阶段，强化技术分为三类，即前处理、中处理和后处理。(a) 粉末热处理，(b) 过程粉末加热，(c) 现场微锻造，(d) 激光辅助冷喷涂，(e) 后热处理，(f) 热等静压，( g)热轧，和(h)搅拌摩擦加工

图 3. 气雾化粉末和热处理粉末之间的比较。(a) 气雾化 Al 6061 粉末的 EBSD 表征，显示出具有树突状细胞的不均匀晶粒，热处理粉末显示出粗晶粒，(b) 气雾化和固溶热处理 Al 7075 颗粒的冲击形态 在 Al 6061-T6 基底上的结果，(c) 由气雾化和热处理粉末制成的冷喷涂 Al-2Cu 沉积物的 SEM 图像和 EBSD 结果，(d) 的应力应变曲线 两种使用雾化和热处理粉末生产的 Al 6061 沉积物

冷喷涂作为一种新兴的固态增材制造工艺，由于其相对于传统的基于熔合的增材制造工艺具有独特的优势，在各个工业领域具有巨大的潜力。近年来，已经开发或引入了许多冷喷涂强化技术，以克服其固有的缺点，例如所得沉积物的强度和延展性不佳。本文首次从强化机制以及强化沉积物的微观结构和力学性能的角度对这些强化技术进行了全面的综述。大量报道证实这些强化技术能够改善冷喷涂镀层的显微组织和力学性能，但不同的强化方式会产生不同的强化效果。研究还表明，每种强化方法都有独特的优点和缺点，如表4所示。因此，在使用每种方法强化冷喷涂沉积物之前，有必要充分了解每种方法。

原位微锻造辅助冷喷涂沉积层的组织和力学性能

激光辅助冷喷涂(LACS)和常规冷喷涂制备的镀层的显微组织和物相

未来，强化冷喷涂沉积物的研究仍将是一个主要的研究课题。由于延展性差仍然是一个具有挑战性的问题，因此应努力开发新的强化方法来提高冷喷涂沉积物的延展性并明确相应的机制。一些可用的强化方法需要更多的研究来进一步验证其可行性，例如粉末热处理、过程中粉末加热和原位致密化。仍然缺乏适合改善沉积物机械性能以修复受损部件的现场强化技术，需要进一步研究。此外，高度鼓励可持续、经济、灵活和简单的新强化技术。